KR101321314B1 - 유량 계측장치 및 이를 이용한 유량 계측방법 - Google Patents

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KR101321314B1 KR1020120049745A KR20120049745A KR101321314B1 KR 101321314 B1 KR101321314 B1 KR 101321314B1 KR 1020120049745 A KR1020120049745 A KR 1020120049745A KR 20120049745 A KR20120049745 A KR 20120049745A KR 101321314 B1 KR101321314 B1 KR 101321314B1
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엠케이프리시젼 주식회사
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Abstract

본 발명은 유량 계측장치 및 이를 이용한 유량 계측방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부를 따라 유체가 층흐름되는 배관에 열을 가하도록 구비된 열발생수단, 층흐름되는 유체의 온도를 1차 측정하기 위한 제1온도측정수단, 층흐름되는 유체의 온도를 2차 측정하기 위한 제2온도측정수단, 및 열발생수단을 제어하고, 유체의 온도가 상승되도록 열발생수단이 열을 발생시킬 경우, 제1온도측정수단의 측정 온도 데이터와 제2온도측정수단의 측정 온도 데이터를 수신받아 유체의 질량유량을 산출하는 제어부를 포함하여 이루어지며, 제어부는 열발생수단을 온(on)시켜 일정시간 동안 열을 발생시키고, 오프(off)시켜 일정시간 동안 중지되도록 반복 제어하되, 유체의 비등점을 확인하고, 제1온도측정수단의 측정 온도 데이터가 유체 비등점에 대한 일정범위에 속하도록 가열시간과 비가열시간을 제어하여 유체 온도를 제어한다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 가열시간과 비가열시간의 각 유체 온도차를 명확하게 할 수 있고, 이에 제1온도측정수단과 제2온도측정수단에서 유체 온도를 정밀하게 측정할 수 있으며, 이러한 온도 데이터를 이용하여 유체 유량을 정밀하게 산출할 수 있다.

Description

유량 계측장치 및 이를 이용한 유량 계측방법{Flow rate metering device and flow rate metering method thereof}
본 발명은 유량 계측에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열을 가하여 온도가 변화된 유체의 온도를 이격된 두 개의 센서에 의해 측정 후 산출하여 유량을 계측하되, 각 센서 지점에서 유체의 온도를 정확하게 측정하게 하여 각 센서의 온도차를 명확하게 확인하여 유량 계측을 정확도를 향상시킬 수 있는 유량 계측장치 및 이를 이용한 유량 계측방법에 관한 것이다.
일반적으로, 유체의 유량을 계측하기 위한 계측기(계측 장치)는 매우 다양하게 개발되었으며, 이미 매우 많은 분야에서 사용되고 있다.
특히, 질량유량 측정용 열식 계측기는 기체유량을 측정하기 위하여 사용되는 다양한 방법 중 하나로서, 타 기술에 비해 정밀도와 신뢰성이 매우 높고, 측정하고자 하는 유체의 온도나 압력 및 점도 등 열 물성치에 대한 보정이 필요치 않아서 효율적이며, 계측치가 실시간에 공급되므로 유량 제어용으로도 그 효용도가 매우 높다.
이러한 종래 유량계는 등록특허 제10-0931702호에 개진된 바와 같다.
유량계를 살펴보면, 배관에 하나의 히터와 2개의 써미스터가 대칭되도록 설치되며, 제어부에 의해 히터에 열이 가해지고 배관의 온도분포에 의하여 발생하는 두 써미스터의 저항변화에 의한 전압차를 제어부에서 검출하고, 제어부에서는 그 데이터를 분석한 후, 그 값을 유량으로 환산한다.
이를 더욱 자세히 살펴보면, 배관 내부에서 유체 유동이 존재하면 대류열전달 효과로 온도분포의 편이가 발생하여 두 써미스터에 온도차가 발생한다.
이 온도차는 유동이 저유속이고 층흐름으로 유지되면 유체의 질량유량에 비례하며, 이와 같이 온도차를 계측함으로써 유체의 질량유량을 계측할 수 있다.
그러나 종래의 열식 질량유량 계측장치는 주로 기체의 질량유량 계측에 한정되며, 유체가 액체이면 가열에 의한 액체의 비등이 발생하여 계측이 불가능해진다.
특히, 유량이 작아서 유속이 느리면 액체의 온도가 상승하여 비등의 가능성이 더욱 커지므로 사용이 불가능하다.
또한, 종래의 열식 질량유량 계측장치는 히터에 의한 지속적인 가열로 인해 센서의 작동온도가 상승되는데, 이와 같은 온도상승에 따른 열화현상이 발생되며, 이로 인해 부품의 수명이 단축된다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로써, 내부를 따라 유체가 층흐름되는 배관에 열을 가하도록 열발생수단이 구비되고, 열발생수단을 기준으로 유체의 흐르는 방향으로 일정 거리 이격되어 제1온도측정수단이 구비되며, 제1온도측정수단과 일정 거리 이격되어 제2온도측정수단을 구비하고, 제어부은 제1온도측정수단의 최대 온도값이 유체 비등점의 일정범위에 속하도록 열발생수단의 가열시간과 비가열시간을 제어함에 따라 제1온도측정수단과 제2온도측정수단에서 유체 온도를 정밀하게 측정할 수 있으며, 이러한 온도 데이터를 이용하여 유체 유량을 정밀하게 산출할 수 있는 유량 계측장치 및 이를 이용한 유량 계측방법을 제공하는 것이 목적이다.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 내부를 따라 유체가 층흐름되는 배관에 열을 가하도록 구비된 열발생수단, 상기 열발생수단과 상기 유체의 흐르는 방향으로 일정 거리 이격되도록 상기 배관에 설치되어 층흐름되는 유체의 온도를 1차 측정하기 위한 제1온도측정수단, 상기 제1온도측정수단과 상기 유체의 흐르는 방향으로 일정 거리 이격되도록 상기 배관에 설치되어 층흐름되는 유체의 온도를 2차 측정하기 위한 제2온도측정수단, 및 상기 열발생수단을 제어하고, 상기 유체의 온도가 상승되도록 열발생수단이 열을 발생시킬 경우, 상기 제1온도측정수단의 측정 온도 데이터와 상기 제2온도측정수단의 측정 온도 데이터를 수신받아 유체의 질량유량을 산출하는 제어부를 포함하여 이루어지며, 상기 제어부는 상기 열발생수단을 온(on)시켜 일정시간 동안 열을 발생시키고, 오프(off)시켜 일정시간 동안 중지되도록 반복 제어하되, 상기 유체의 비등점을 확인하고, 상기 제1온도측정수단의 측정 온도 데이터가 유체 비등점에 대한 일정범위에 속하도록 가열시간과 비가열시간을 제어하여 유체 온도를 제어한다.
바람직하게, 상기 제어부에 의해 가열시간과 비가열시간을 제어함에 따른 유체의 제어온도(C)는
Figure 112012037508943-pat00001
를 만족하며, 상기 K인 기준온도는
Figure 112012037508943-pat00002
이고, 상기 ΔT인 변화온도는
Figure 112012037508943-pat00003
이며, 여기서, T는 유체 비등점이고, α는 유체 비등점에 대한 한계온도범위이며, β는 기준온도의 허용오차범위이다.
그리고 상기 유체 비등점에 대한 한계온도범위(α)는, 유체 비등점의 70 ~ 95%이다.
또한, 상기 기준온도의 허용오차범위(β)는, 기준온도(K)의 ± 0.1 ~ 0.5%이다.
그리고 내부를 따라 유체가 층흐름되는 배관에 열을 가하기 위한 열발생수단과 상기 열발생수단에 의한 유체의 온도를 1차 측정하기 위한 제1온도측정수단 및 상기 유체의 온도를 2차 측정하기 위한 제2온도측정수단이 상기 유체의 흐르는 방향으로 상호 일정 간격 이격되도록 설치되고, 제어부에 의해 상기 열발생수단이 온(on) 또는 오프(off)되어 선택적으로 유체에 열을 가하는 가열단계, 상기 열발생수단의 가열 시, 상기 제1온도측정수단에 의해 가열된 유체의 온도를 1차 측정하고, 측정된 온도의 데이터는 상기 제어부에서 수신하는 1차 온도 측정단계, 상기 제1온도측정수단에 의해 1차 측정된 유체의 온도를 상기 제2온도측정수단에 의해 2차 측정하고, 측정된 온도 데이터는 상기 제어부에서 수신하는 2차 온도 측정단계, 상기 1차 온도 측정단계에서 수신된 온도 데이터 중 최대값인 1차 온도값을 제어부에서 확인하되, 상기 1차 온도값이 상기 유체의 비등점에 대해 일정범위에 속하는지 확인하는 온도 확인단계, 상기 온도 확인단계를 통해 1차 온도값이 상기 일정범위에 속하지 않을 경우, 상기 제어부는 열발생수단을 온(on)시키는 가열시간과 오프(off)시키는 비가열시간을 조절하여 유체 온도를 제어하는 가열시간 조절단계, 상기 온도 확인단계를 통해 1차 온도값이 일정범위에 속하는 경우, 상기 제어부는 가열시간과 비가열시간을 유지하며, 상기 1차 온도값과 2차 온도값의 차이값을 확인하여 유체의 질량유량을 산출하는 유량 산출단계를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 온도 확인단계와 가열시간 조절단계에서, 상기 제어부에 의해 가열시간과 비가열시간을 제어함에 따른 유체의 제어온도(C)는
Figure 112012037508943-pat00004
를 만족하며, 상기 K인 기준온도는
Figure 112012037508943-pat00005
이고, 상기 ΔT인 변화온도는
Figure 112012037508943-pat00006
이며, 여기서, T는 유체 비등점이고, α는 유체 비등점에 대한 한계온도범위이며, β는 기준온도의 허용오차범위이다.
그리고 상기 유체 비등점에 대한 한계온도범위(α)는, 유체 비등점의 70 ~ 95%이다.
또한, 상기 기준온도의 허용오차범위(β)는, 기준온도(K)의 ± 0.1 ~ 0.5%이다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 유량 계측장치 및 이를 이용한 유량 계측방법에 의하면, 제어부에 의해 유체의 온도가 비등점의 일정범위에 속하도록 열발생수단을 제어함에 따라, 이 열발생수단의 가열시간과 비가열시간을 제어하여 제1온도측정수단과 제2온도측정수단에서 유체 온도를 정밀하게 측정할 수 있으며, 이러한 온도 데이터를 이용하여 유체 유량을 정밀하게 산출할 수 있게 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.
도 1은 본 발명에 따른 유량 계측장치를 계략적으로 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 유량 층흐름에 따른 최고 온도가 발생되는 위치를 도시한 도면이며,
도 3은 본 발명에 따른 열발생수단의 가열시간 및 비가열시간을 나타내는 그래프를 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 열발생수단의 가열시간 동안 각 온도측정수단의 최고 온도가 발생되는 위치를 나타내는 그래프이며,
도 5는 본 발명에 따른 유량 계측방법을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
또한, 본 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고 단지 예시로 제시된 것이며, 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 유량 계측장치를 계략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 유량 층흐름에 따른 최고 온도가 발생되는 위치를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 열발생수단의 가열시간 및 비가열시간을 나타내는 그래프를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 열발생수단의 가열시간 동안 각 온도측정수단의 최고 온도가 발생되는 위치를 나타내는 그래프이며, 도 5는 본 발명에 따른 유량 계측방법을 도시한 도면이다.
도면에서 도시한 바와 같이, 유량 계측장치(10)는 열발생수단(100)과 제1온도측정수단(200), 제2온도측정수단(300) 및 제어부(400)로 구성된다.
먼저, 열발생수단(100)은 내부를 따라 유체가 층흐름되는 배관(20)에 열을 가하도록 구비되는 것으로, 인가되는 전원에 의해 열을 발생시켜 유체가 층흐름되는 배관(20)의 소정 부위를 가열하게 된다.
그리고 제1온도측정수단(200)은 열발생수단(100)과 유체의 흐르는 방향으로 일정 거리 이격되도록 배관(20)에 설치되어 층흐름되는 유체의 온도를 1차 측정하게 된다.
제2온도측정수단(300)은 제1온도측정수단(200)과 유체의 흐르는 방향으로 일정 거리 이격되도록 배관(20)에 설치되어 층흐름되는 유체의 온도를 2차 측정하게 된다.
이러한 열발생수단(100)은 열선이고, 제1온도측정수단(200)과 제2온도측정수단(300)은 써미스터 선인 것이 바람직하다.
또한 제어부(400)는 열발생수단(100)을 제어하고, 유체의 온도가 상승되도록 열발생수단(100)이 열을 발생시킬 경우, 제1온도측정수단(200)의 측정 온도 데이터와 제2온도측정수단(300)의 측정 온도 데이터를 수신받아 유체의 질량유량을 산출하게 된다.
여기서, 층흐름되는 유체에 열을 가하면, 이동되는 거리에 따라 온도가 낮아지는 것으로, 이는 도 2에서 도시한 바와 같이, 최초 가열 위치와 4개의 온도 측정위치로 표시하여 설명한다.
먼저, 최초 열발생수단(100)에 의해 일정 온도로 열을 가하면, 열발생수단(100)이 열을 가한 위치로부터 첫 번째 위치의 온도는 B이고, 두 번째 위치의 온도는 C이며, 네 번째 위치 온도는 D와 다섯 번째 위치 온도는 E이다.
이에 따라, 층흐름되는 유체는 최초 가열 위치로부터 이격거리가 멀수록 온도가 낮아지는 것을 확인할 수 있는 것이다.
이러한 조건하에 제어부(400)는 도 3에서 도시한 바와 같이, 열발생수단(100)을 온(on)시켜 일정시간 동안 열을 발생시키고, 오프(off)시켜 일정시간 동안 중지되도록 반복 제어하되, 가열시간과 비가열시간 즉, 온(on)상태와 오프(off)상태를 유지하는 일정시간을 제어하는 것이다.
다시 말해, 제어부(400)는 유체의 비등점을 확인하고, 제1온도측정수단(200)의 측정 온도 데이터가 유체 비등점에 대한 일정범위에 속하도록 가열시간과 비가열시간을 제어하여 유체 온도를 제어하게 된다.
이를 위한, 제어부(400)에 의해 가열시간과 비가열시간을 제어함에 따른 유체의 제어온도(C)는
Figure 112012037508943-pat00007
를 만족하게 된다.
그리고 K인 기준온도는
Figure 112012037508943-pat00008
이고, ΔT인 변화온도는
Figure 112012037508943-pat00009
이다.
여기서, T는 유체 비등점이고, α는 유체 비등점에 대한 한계온도범위이며, β는 기준온도의 허용오차범위이다.
일 실시 예로, 유체 비등점에 대한 한계온도범위(α)는 유체 비등점의 70 ~ 95%이며, 유체 비등점의 80%로 설정함이 바람직하다.
또한 기준온도(K)의 허용오차범위(β)는 기준온도(K)의 ± 0.1 ~ 0.5%이며, 정밀도를 높이기 위해 ± 0.1%로 설정함이 바람직하다.
만약, 허용오차범위(β)가 기준온도(K)의 ± 0.1%이며, 유체가 물일 경우, 비등점은 100℃이고, 기준온도(K)는 80℃이며, 이 기준온도(K)에 허용오차범위(β)가 포함된 제어부(400)의 제어온도(C)는 79.2 ~ 80.8℃인 것이다.
이와 같이, 제어부(400)가 열발생수단(100)의 가열시간과 비가열시간을 조절하면, 도 4에서 도시한 바와 같이, 배관(20)을 따라 층흐름되는 유체를 소정 부위에서 일정시간 동안 적정온도로 가열시키게 되어 제1온도측정수단(200)과 제2온도측정수단(300)에서 각각 정밀하게 유체의 온도를 측정할 수 있다.
다시 말해, 제1온도측정수단(200)에서 측정된 온도는 F로 표시되고, 제2온도측정수단(300)에서 측정된 온도는 G로 표시된다.
이를 위해, 제어부(400)는 제1온도측정수단(200)의 온도 데이터 중 최대값이 유체의 비등점의 일정범위에 속하는 지를 확인하게 된다.
이는, 열발생수단(100)에 의해 유체가 해당 비등점보다 온도가 상승될 경우, 유체가 기화되어 유속에 변화가 발생됨에 따라 제1온도측정수단(200)과 제2온도측정수단(300)에서 유체의 온도를 측정하더라도 실제 유량을 측정할 수 없는 문제점이 발생되는 것이다.
이에 따라, 제어부(400)는 제1온도측정수단(200)에서 측정된 온도 데이터를 확인하여 유체 비등점보다 낮은 비등점의 일정범위에 속하는 지를 확인하여 열발생수단(100)을 제어하게 된다.
이 열발생수단(100)을 제어하는 방법은 가열기간을 조절하는 방법으로 사용되며, 가열기간을 조절하는 방법은 제1온도측정수단(200)의 온도 데이터 중 최대값이 유체 비등점의 일정범위에 속하는 지를 확인하게 된다.
만약, 제1온도측정수단(200)의 온도 최대값이 유체 비등점의 일정범위에 속할 경우, 제어부(400)는 열발생수단(100)의 가열시간 및 비가열시간을 이전과 동일하게 유지하게 된다.
그리고 제1온도측정수단(200)의 온도 최대값이 유체 비등점보다 높을 경우, 제어부(400)는 이 온도 최대값에 따라 열발생수단(100)의 가열시간을 감소시켜 유체 온도를 일정범위에 속하도록 제어하게 된다.
반대로, 제1온도측정수단(200)의 온도 최대값이 유체 비등점보다 낮을 경우, 제어부(400)는 이 온도 최대값에 따라 열발생수단(100)의 가열시간을 증가시켜 유체 온도를 일정범위에 속하도록 제어하게 된다.
이와 같은, 열발생수단(100)을 제어하는 방법을 더욱 자세히 살펴보면, 제어부(400)는 유체 비등점보다 낮은 온도가 되도록 열발생수단(100)을 제어하게 된다.
물론, 경우에 따라 제어부(400)는 유체의 종류와 환경조건에 따라 열발생수단(100)을 용이하게 변동 제어함이 당연하다.
그리고 제어부(400)는 제1온도측정수단(200)의 온도 최대값이 유체 비등점의 일정범위에 속하는 지를 확인하며, 이 유체 비등점의 일정범위에 속하지 않을 경우, 열발생수단(100)을 제어하여 유체 온도를 조절하게 되는 것이다.
이와 같은, 유체의 가열시간과 비가열시간을 제어함에 따라, 가열시간의 유체온도와 비가열시간의 유체온도에 온도차를 명확하게 할 수 있다.
이에, 열발생수단(100)의 가열 시, 제1온도측정수단(200)과 제2온도측정수단(300)에서 유체의 온도를 정밀하게 측정하고, 각 측정된 온도 데이터를 제어부(400)로 전송함에 따라 제어부(400)에서 유체의 질량유량을 산출하게 된다.
이러한 유량 산출은 제1온도측정수단(200)의 온도 데이터 중 온도 최대값과 제2온도측정수단(300)의 온도 데이터 중 온도 최대값을 비교하여 온도차를 확인할 수 있다.
여기서, 제1온도측정수단(200)과 제2온도측정수단(300)의 거리와 배관(20)의 내경과 면적은 최초 설치 시, 확인할 수 있어 이러한 설정된 정보와 온도차를 이용하여 유속을 산출할 수 있으며, 이러한 유속을 이용하여 유체의 질량유량을 산출할 수 있는 것이다.
이러한 유량 계측장치(10)를 이용하여 유량을 측정하는 방법을 살펴보면, 도 5에서 도시한 바와 같이, 가열단계(S10)와 1차 온도 측정단계(S20), 2차 온도 측정단계(S30), 온도 확인단계(S40), 가열시간 조절단계(S50), 유량 산출단계(S60)로 구성된다.
먼저, 가열단계(S10)는 제어부(400)에 의해 열발생수단(100)이 온(on) 또는 오프(off)되어 선택적으로 유체에 열을 가하게 된다.
그리고 1차 온도 측정단계(S20)는 열발생수단(100)의 가열 시, 제1온도측정수단(200)에 의해 가열된 유체의 온도를 1차 측정하고, 측정된 온도의 데이터는 제어부(400)에서 수신하게 된다.
2차 온도 측정단계(S30)는 제1온도측정수단(200)에 의해 1차 측정된 유체의 온도를 제2온도측정수단(300)에 의해 2차 측정하고, 측정된 온도 데이터는 제어부(400)에서 수신하게 된다.
또한 온도 확인단계(S40)는 1차 온도 측정단계(S20)에서 수신된 온도 데이터 중 최대값인 1차 온도값을 제어부에서 확인하되, 1차 온도값이 유체의 비등점에 대해 일정범위에 속하는지 확인하게 된다.
가열시간 조절단계(S50)는 온도 확인단계(S50)를 통해 1차 온도값이 일정범위에 속하지 않을 경우, 제어부(400)는 열발생수단(100)을 온(on)시키는 가열시간과 오프(off)시키는 비가열시간을 조절하여 유체 온도를 제어하게 된다.
그리고 유량 산출단계(S60)는 온도 확인단계(S50)를 통해 1차 온도값이 일정범위에 속하는 경우, 제어부(400)는 가열시간과 비가열시간을 유지하며, 1차 온도값과 2차 온도값의 차이값을 확인하여 유체의 질량유량을 산출하게 된다.
여기서, 온도 확인단계(S50)와 가열시간 조절단계(S50)에서, 제어부(400)에 의해 가열시간과 비가열시간을 제어함에 따른 유체의 제어온도(C)는
Figure 112012037508943-pat00010
를 만족하게 된다.
그리고 K인 기준온도는
Figure 112012037508943-pat00011
이고, ΔT인 변화온도는
Figure 112012037508943-pat00012
이다.
여기서, T는 유체 비등점이고, α는 유체 비등점에 대한 한계온도범위이며, β는 기준온도의 허용오차범위이다.
일 실시 예로, 유체 비등점에 대한 한계온도범위(α)는 유체 비등점의 70 ~ 95%이며, 유체 비등점의 80%로 설정함이 바람직하다.
또한 기준온도(K)의 허용오차범위(β)는 기준온도(K)의 ± 0.1 ~ 0.5%이며, 정밀도를 높이기 위해 ± 0.1%로 설정함이 바람직하다.
10 : 유량 계측장치 100 : 열발생수단
200 : 제1온도측정수단 300 : 제2온도측정수단
400 : 제어부

Claims (8)

  1. 내부를 따라 유체가 층흐름되는 배관에 열을 가하도록 구비된 열발생수단;
    상기 열발생수단과 상기 유체의 흐르는 방향으로 일정 거리 이격되도록 상기 배관에 설치되어 층흐름되는 유체의 온도를 1차 측정하기 위한 제1온도측정수단;
    상기 제1온도측정수단과 상기 유체의 흐르는 방향으로 일정 거리 이격되도록 상기 배관에 설치되어 층흐름되는 유체의 온도를 2차 측정하기 위한 제2온도측정수단; 및
    상기 열발생수단을 제어하고, 상기 유체의 온도가 상승되도록 열발생수단이 열을 발생시킬 경우, 상기 제1온도측정수단의 측정 온도 데이터와 상기 제2온도측정수단의 측정 온도 데이터를 수신받아 유체의 질량유량을 산출하는 제어부를 포함하여 이루어지며,
    상기 제어부는 상기 열발생수단을 온(on)시켜 일정시간 동안 열을 발생시키고, 오프(off)시켜 일정시간 동안 중지되도록 반복 제어하되,
    상기 유체의 비등점을 확인하고, 상기 제1온도측정수단의 측정 온도 데이터가 유체 비등점에 대한 일정범위에 속하도록 가열시간과 비가열시간을 제어하여 유체 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 유량 계측장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부에 의해 가열시간과 비가열시간을 제어함에 따른 유체의 제어온도(C)는
    Figure 112012037508943-pat00013
    를 만족하며,
    상기 K인 기준온도는
    Figure 112012037508943-pat00014
    이고,
    상기 ΔT인 변화온도는
    Figure 112012037508943-pat00015
    이며,
    여기서, T는 유체 비등점이고, α는 유체 비등점에 대한 한계온도범위이며, β는 기준온도의 허용오차범위인 것을 특징으로 하는 유량 계측장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 유체 비등점에 대한 한계온도범위(α)는,
    유체 비등점의 70 ~ 95%인 것을 특징으로 하는 유량 계측장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 기준온도의 허용오차범위(β)는,
    기준온도(K)의 ± 0.1 ~ 0.5%인 것을 특징으로 하는 유량 계측장치.
  5. 내부를 따라 유체가 층흐름되는 배관에 열을 가하기 위한 열발생수단과 상기 열발생수단에 의한 유체의 온도를 1차 측정하기 위한 제1온도측정수단 및 상기 유체의 온도를 2차 측정하기 위한 제2온도측정수단이 상기 유체의 흐르는 방향으로 상호 일정 간격 이격되도록 설치되고, 제어부에 의해 상기 열발생수단이 온(on) 또는 오프(off)되어 선택적으로 유체에 열을 가하는 가열단계;
    상기 열발생수단의 가열 시, 상기 제1온도측정수단에 의해 가열된 유체의 온도를 1차 측정하고, 측정된 온도의 데이터는 상기 제어부에서 수신하는 1차 온도 측정단계;
    상기 제1온도측정수단에 의해 1차 측정된 유체의 온도를 상기 제2온도측정수단에 의해 2차 측정하고, 측정된 온도 데이터는 상기 제어부에서 수신하는 2차 온도 측정단계;
    상기 1차 온도 측정단계에서 수신된 온도 데이터 중 최대값인 1차 온도값을 제어부에서 확인하되, 상기 1차 온도값이 상기 유체의 비등점에 대해 일정범위에 속하는지 확인하는 온도 확인단계;
    상기 온도 확인단계를 통해 1차 온도값이 상기 일정범위에 속하지 않을 경우, 상기 제어부는 열발생수단을 온(on)시키는 가열시간과 오프(off)시키는 비가열시간을 조절하여 유체 온도를 제어하는 가열시간 조절단계;
    상기 온도 확인단계를 통해 1차 온도값이 일정범위에 속하는 경우, 상기 제어부는 가열시간과 비가열시간을 유지하며, 상기 1차 온도값과 2차 온도값의 차이값을 확인하여 유체의 질량유량을 산출하는 유량 산출단계를 포함하여 이루어지는 유량 계측장치를 이용한 유량 계측방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 온도 확인단계와 가열시간 조절단계에서,
    상기 제어부에 의해 가열시간과 비가열시간을 제어함에 따른 유체의 제어온도(C)는
    Figure 112012037508943-pat00016
    를 만족하며,
    상기 K인 기준온도는
    Figure 112012037508943-pat00017
    이고,
    상기 ΔT인 변화온도는
    Figure 112012037508943-pat00018
    이며,
    여기서, T는 유체 비등점이고, α는 유체 비등점에 대한 한계온도범위이며, β는 기준온도의 허용오차범위인 것을 특징으로 하는 유량 계측장치를 이용한 유량 계측방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 유체 비등점에 대한 한계온도범위(α)는,
    유체 비등점의 70 ~ 95%인 것을 특징으로 하는 유량 계측장치를 이용한 유량 계측방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 기준온도의 허용오차범위(β)는,
    기준온도(K)의 ± 0.1 ~ 0.5%인 것을 특징으로 하는 유량 계측장치를 이용한 유량 계측방법.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190102722A (ko) * 2018-02-27 2019-09-04 (주) 텔로팜 단일 프로브를 이용한 식물의 수액 유속 측정 방법 및 장치
WO2022055054A1 (ko) * 2020-09-14 2022-03-17 한국표준과학연구원 열식 질량 유량계
WO2023048306A1 (ko) * 2021-09-24 2023-03-30 한국표준과학연구원 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계
WO2023182665A1 (ko) * 2022-03-21 2023-09-28 한국표준과학연구원 적외선 흡수 스펙트럼을 이용한 토출량 측정 센서 및 이를 포함하는 연속식 유량 측정 시스템

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0557624U (ja) * 1991-12-30 1993-07-30 東京計装株式会社 流量計
KR20070115480A (ko) * 2006-06-02 2007-12-06 한국산업기술대학교산학협력단 열식 질량유량 계측장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0557624U (ja) * 1991-12-30 1993-07-30 東京計装株式会社 流量計
KR20070115480A (ko) * 2006-06-02 2007-12-06 한국산업기술대학교산학협력단 열식 질량유량 계측장치

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190102722A (ko) * 2018-02-27 2019-09-04 (주) 텔로팜 단일 프로브를 이용한 식물의 수액 유속 측정 방법 및 장치
KR102040182B1 (ko) * 2018-02-27 2019-11-05 (주) 텔로팜 단일 프로브를 이용한 식물의 수액 유속 측정 방법 및 장치
WO2022055054A1 (ko) * 2020-09-14 2022-03-17 한국표준과학연구원 열식 질량 유량계
KR20220035712A (ko) * 2020-09-14 2022-03-22 한국표준과학연구원 열식 질량 유량계
KR102516080B1 (ko) * 2020-09-14 2023-03-31 한국표준과학연구원 열식 질량 유량계
WO2023048306A1 (ko) * 2021-09-24 2023-03-30 한국표준과학연구원 비연속식 유량 측정을 위한 열식 질량 유량계
WO2023182665A1 (ko) * 2022-03-21 2023-09-28 한국표준과학연구원 적외선 흡수 스펙트럼을 이용한 토출량 측정 센서 및 이를 포함하는 연속식 유량 측정 시스템

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